DE102018124809A1 - Dual co-drive system for an electric machine with a selective amplifier of the electric machine - Google Patents

Dual co-drive system for an electric machine with a selective amplifier of the electric machine Download PDF

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Abstract

Ein Hybrid-Antriebsstrang für ein Fahrzeug kann einen Co-Antriebsmanipulator mit einem ersten Eingang beinhalten, der zum Antreiben durch einen Verbrennungsmotor ausgelegt ist, und einen zweiten Eingang, der zum Antreiben durch eine erste elektrische Maschine ausgelegt ist. Der Hybrid-Antriebsstrang kann auch einen selektiven Verstärker mit einem ersten und einem zweiten Planetengetriebe beinhalten, wobei jeder der ersten und zweiten Planetenradsätze eine rotierende Komponente aufweist, die zum Drehen mit einer drehbaren Welle befestigt ist, die durch den Co-Antriebsmanipulator angetrieben wird, sodass ein Dreheingang, der am zweiten Planetenradsatz von einer zweiten elektrischen Maschine aufgenommen wird, die Abtriebswelle selektiv mit einer Vielzahl von Übersetzungsverhältnissen antreibt, die mindestens ein drehzahlreduzierendes Übersetzungsverhältnis und ein drehzahlerhöhendes Übersetzungsverhältnis beinhalten.A hybrid powertrain for a vehicle may include a co-drive manipulator having a first input configured to be driven by an internal combustion engine and a second input configured to be driven by a first electrical machine. The hybrid powertrain may also include a selective booster having first and second planetary gears, each of the first and second planetary gear sets having a rotating component mounted for rotation with a rotatable shaft driven by the co-drive manipulator a rotary input received at the second planetary gear set by a second electric machine selectively driving the output shaft at a plurality of gear ratios including at least one speed reducing gear ratio and a speed increasing gear ratio.

Description

EINLEITUNGINTRODUCTION

Hybridantrieb-Fahrzeuge nutzen typischerweise eine Kombination aus einem Verbrennungsmotor und mindestens einer elektrischen Maschine. Die elektrische Maschine ist typischerweise ein Motor-Generator, sodass sie dem Fahrzeug-Antriebsstrang selektiv eine Drehkraft zum Antreiben des Fahrzeugs zuführen oder elektrische Energie zum Speichern in einer Fahrzeugbatterie erzeugen kann. Das Hybridfahrzeug kann den Rädern unter Verwendung der elektrischen Maschine, des Verbrennungsmotors oder beiden Energie zuführen.Hybrid propulsion vehicles typically use a combination of an internal combustion engine and at least one electric machine. The electric machine is typically a motor-generator, so that it can selectively supply the vehicle driveline with a rotational force to drive the vehicle or generate electrical energy for storage in a vehicle battery. The hybrid vehicle may supply the wheels using the electric machine, the internal combustion engine, or both.

Elektrische Maschinen weisen typischerweise einen bestimmten Bereich der Betriebsleistung auf, in dem sie die größte Drehkraft oder Leistung im Verhältnis zur aufgenommenen elektrischen Leistung bereitstellen. Größere Bereiche der Betriebsleistung erhöhen zwangsläufig die Komplexität und/oder die Kosten der elektrischen Maschinen. Infolgedessen müssen die Hersteller typischerweise einen Kompromiss bei der Konstruktion der elektrischen Maschine eingehen und den Wirkungsgrad bei niedrigerer Geschwindigkeit der elektrischen Maschine für einen höheren Wirkungsgrad bei höherer Geschwindigkeit der elektrischen Maschine einbüßen oder umgekehrt. Hybridfahrzeuge setzen daher oft elektrische Maschinen mit einem begrenzten Geschwindigkeitsbereich ein, z. B. nur bei Geschwindigkeiten unterhalb eines vorgegebenen Schwellenwerts.Electric machines typically have a certain range of operating power in which they provide the greatest torque or power in proportion to the electrical power consumed. Larger ranges of operating power inevitably increase the complexity and / or cost of electrical machines. As a result, manufacturers typically must compromise on the design of the electric machine and lose the lower speed efficiency of the electric machine for higher efficiency at higher speeds of the electric machine, or vice versa. Hybrid vehicles therefore often employ electric machines with a limited speed range, e.g. B. only at speeds below a predetermined threshold.

Dementsprechend besteht ein Bedarf an einem verbesserten Hybrid-Antriebsstrang, der die vorgenannten Probleme löst.Accordingly, there is a need for an improved hybrid powertrain that solves the aforementioned problems.

ZUSAMMENFASSUNGSUMMARY

In einer exemplarischen Darstellung ist ein Hybridfahrzeug mit einem Verbrennungsmotor und einer Vielzahl von elektrischen Maschinen vorgesehen. Das Fahrzeug kann auch einen Hybrid-Antriebsstrang beinhalten. In mindestens einem Beispiel beinhaltet der Hybrid-Antriebsstrang einen Co-Antriebsmanipulator und einen selektiven Verstärker für eine elektrische Maschine. Der Co-Antriebsmanipulator kann einen ersten Eingang aufweisen, der zum Antreiben durch einen Verbrennungsmotor ausgelegt ist, und einen zweiten Eingang, der zum Antreiben durch eine erste elektrische Maschine ausgelegt ist. Der Hybrid-Antriebsstrang kann auch einen selektiven Verstärker mit einem ersten und zweiten Planetenradsatz beinhalten. Die Planetenradsätze können ein Hohlrad, ein Sonnenrad und eine Vielzahl von dazwischen angeordneten Planetenrädern beinhalten, die durch einen drehbaren Planetenradträger im Abstand zum Sonnenrad gehalten werden. Jedes der ersten und zweiten Planetenradsätze kann eine rotierende Komponente aufweisen, die an einer drehbaren Welle zur Drehung mit dieser befestigt ist, sodass ein Dreheingang, der am zweiten Planetenradsatz von einer zweiten elektrischen Maschine aufgenommen wird, welche die drehbare Welle selektiv mit einer Vielzahl von Übersetzungsverhältnissen antreibt, die mindestens ein drehzahlreduzierendes Verhältnis (d. h. ein Untersetzungs- oder Untersteuerungsgetriebe) und ein drehzahlerhöhendes Verhältnis (d. h. ein Übersteuerungsgetriebe) beinhaltet.In an exemplary illustration, a hybrid vehicle having an internal combustion engine and a plurality of electric machines is provided. The vehicle may also include a hybrid powertrain. In at least one example, the hybrid powertrain includes a co-drive manipulator and a selective amplifier for an electric machine. The co-drive manipulator may include a first input configured to be driven by an internal combustion engine and a second input configured to be driven by a first electrical machine. The hybrid powertrain may also include a selective amplifier having first and second planetary gear sets. The planetary gear sets may include a ring gear, a sun gear, and a plurality of planetary gears interposed therebetween which are held spaced from the sun gear by a rotatable planet gear carrier. Each of the first and second planetary gear sets may include a rotating component mounted on a rotatable shaft for rotation therewith such that a rotating input received at the second planetary gear set by a second electric machine selectively rotatably drives the rotatable shaft at a plurality of gear ratios which includes at least one speed reducing ratio (ie, a reduction or understeer gear) and a speed increasing ratio (ie, an overdrive gear).

Optional kann der Hybrid-Antriebsstrang eine Rotationskupplung beinhalten, die zum selektiven Begrenzen der relativen Drehung zwischen Komponenten des ersten und zweiten Planetenradsatzes ausgelegt ist, wie beispielsweise ein erstes Hohlrad des ersten Planetenradsatzes und ein zweiter Planetenradträger des zweiten Planetenradsatzes. Die Rotationskupplung kann auch zum selektiven Begrenzen der Drehung eines zweiten Planetenradträgers des zweiten Planetenradsatzes in Bezug auf ein erstes Hohlrad des ersten Planetenradsatzes ausgelegt sein.Optionally, the hybrid powertrain may include a rotary clutch configured to selectively limit relative rotation between components of the first and second planetary gear sets, such as a first ring gear of the first planetary gear set and a second planet gear carrier of the second planetary gear set. The rotary clutch may also be configured to selectively limit the rotation of a second planetary gear carrier of the second planetary gear set with respect to a first ring gear of the first planetary gear set.

In einigen Beispielen kann der Hybrid-Antriebsstrang auch eine erste Bremskupplung beinhalten, die so ausgelegt ist, dass sie die Drehung des ersten Hohlrades selektiv einschränkt. In mindestens einigen Beispielen ist die Bremskupplung zum Begrenzen der Drehung eines Sonnenrades des ersten Planetenradsatzes und eines Planetenradträgers des zweiten Planetenradsatzes ausgelegt. Eine zweite Bremskupplung kann in mindestens einem exemplarischen Ansatz vorgesehen werden, wobei die zweite Bremskupplung zum selektiven Begrenzen der Drehung des zweiten Planetenradträgers ausgelegt ist.In some examples, the hybrid powertrain may also include a first brake clutch that is configured to selectively restrict rotation of the first ring gear. In at least some examples, the brake clutch is configured to limit rotation of a sun gear of the first planetary gear set and a planet gear carrier of the second planetary gear set. A second brake clutch may be provided in at least one exemplary approach, wherein the second brake clutch is configured to selectively limit the rotation of the second planet carrier.

Optional kann eine Eingangsbremskupplung vorgesehen sein, die zum selektiven Begrenzen der Drehung des ersten Eingangs, z. B. vom Verbrennungsmotor, ausgelegt ist.Optionally, an input brake clutch may be provided for selectively limiting the rotation of the first input, e.g. B. from the internal combustion engine is designed.

In zumindest einigen Ansätzen können Komponenten der Planetenradsätze zur synchronen Drehung miteinander verbunden sein. So kann beispielsweise der zweite Planetenradträger mit einem ersten Sonnenrad des ersten Planetenradsatzes zur Drehung mit diesem verbunden sein. Ebenso kann der erste Planetenradsatz ein erstes Sonnenrad beinhalten, das an einem zweiten Planetenradträger des zweiten Planetenradsatzes zur Drehung mit diesem befestigt ist.In at least some approaches, components of the planetary gear sets may be interconnected for synchronous rotation. For example, the second planet carrier may be connected to a first sun gear of the first planetary gear set for rotation therewith. Likewise, the first planetary gear set may include a first sun gear fixed to a second planet carrier of the second planetary gear set for rotation therewith.

Optional beinhaltet der Co-Antriebsmanipulator einen dritten Planetenradsatz (zusätzlich zu denen des selektiven Verstärkers). In diesen Beispielen kann der erste Eingang ein Planetenradträger des dritten Planetenradsatzes sein, der zweite Eingang kann ein Sonnenrad des dritten Planetenradsatzes sein, und/oder die drehbare Welle kann von einem Hohlrad des dritten Planetenradsatzes angetrieben werden.Optionally, the co-drive manipulator includes a third planetary gear set (in addition to those of the selective amplifier). In these examples, the first input may be a planet carrier of the third planetary gear set, the second input may be a sun gear of the third planetary gear set, and / or the rotatable shaft may be of a type Ring gear of the third planetary gear set to be driven.

Die drehbare Welle kann koaxial zum Co-Antriebsmanipulator und dessen rotierenden Komponenten angeordnet oder versetzt sein, z. B. in einer Vorgelegewellenanordnung.The rotatable shaft may be coaxial with the co-drive manipulator and its rotating components arranged or offset, for. B. in a countershaft arrangement.

In einigen exemplarischen Ansätzen umfasst ein selektiver Verstärker für eine elektrische Maschine in einem Hybrid-Antriebsstrang erste und zweite Planetenradsätze. Der erste Planetenradsatz kann ein erstes Hohlrad, einen ersten Planetenradträger und ein erstes Sonnenrad beinhalten, wobei der erste Planetenradträger an einer drehbaren Welle zur Drehung mit dieser befestigt ist. Der zweite Planetenradsatz kann ein zweites Hohlrad aufweisen, das zum Aufnehmen eines Eingangs von einer elektrischen Maschine ausgelegt ist, einen zweiten Planetenradträger, der am ersten Sonnenrad zum Drehen mit diesem befestigt ist, und ein zweites Sonnenrad, das an der drehbaren Welle zum Drehen mit diesem befestigt ist. Die ersten und zweiten Planetenradsätze können zusammenwirken, um eine Vielzahl von Übersetzungen zwischen dem zweiten Hohlrad und der drehbaren Welle bereitzustellen, einschließlich mindestens eines drehzahlreduzierenden Übersetzungsverhältnisses und einer drehzahlerhöhenden Übersetzungsverhältnisses.In some exemplary approaches, a selective amplifier for an electric machine in a hybrid powertrain includes first and second planetary gear sets. The first planetary gearset may include a first ring gear, a first planet carrier, and a first sun gear, the first planet carrier mounted on a rotatable shaft for rotation therewith. The second planetary gear set may include a second ring gear configured to receive an input from an electric machine, a second planet gear carrier attached to the first sun gear for rotation therewith and a second sun gear mounted to the rotatable shaft for rotation therewith is attached. The first and second planetary gear sets may cooperate to provide a plurality of ratios between the second ring gear and the rotatable shaft, including at least one speed reducing gear ratio and a speed increasing gear ratio.

In mindestens einigen Beispielen beinhaltet ein selektiver Verstärker für eine elektrische Maschine eine Rotationskupplung, die zum selektiven Befestigen von rotierenden Komponenten des ersten und zweiten Planetenradsatzes zum Drehen mit diesem ausgelegt ist, z. B. das erste Hohlrad des ersten Planetenradsatzes auf den zweiten Planetenradträger des zweiten Planetenradsatzes, um ein einheitliches Übersetzungsverhältnis zu schaffen. Der selektive Verstärker kann auch eine erste Bremskupplung beinhalten, die zum selektiven Begrenzen der Drehung des ersten Hohlrades in Bezug auf ein stationäres Gehäuse ausgelegt ist, und eine zweite Bremskupplung, die zum selektiven Begrenzen der Drehung des zweiten Planetenradträgers in Bezug auf das stationäre Gehäuse ausgelegt ist.In at least some examples, a selective amplifier for an electric machine includes a rotary clutch configured to selectively fasten rotating components of the first and second planetary gear sets for rotation therewith, e.g. B. the first ring gear of the first planetary gear set on the second planet carrier of the second planetary gear set to create a uniform transmission ratio. The selective amplifier may also include a first brake clutch configured to selectively limit rotation of the first ring gear relative to a stationary housing and a second brake clutch configured to selectively limit rotation of the second planet carrier relative to the stationary housing ,

Figurenlistelist of figures

Eine oder mehrere Ausführungsformen der Erfindung werden im Folgenden in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen beschrieben, worin gleiche Bezeichnungen gleiche Elemente bezeichnen, und worin gilt:

  • 1A ist ein schematisches Diagramm, das eine Ausführungsform eines Antriebsstrangs in einer Querschnittsansicht, z. B. für ein Hybridfahrzeug, unter Verwendung einer koaxialen Konfiguration darstellt;
  • 1B ist ein schematisches Diagramm, das eine Ausführungsform eines Antriebsstrangs in einer Querschnittsansicht, z. B. für ein Hybridfahrzeug, unter Verwendung einer Vorgelegewellenkonfiguration darstellt;
  • 1C ist ein Hebeldiagramm, das die Antriebsstränge aus den 1A und 1B darstellt;
  • 2 ist ein Hebeldiagramm, das einen selektiven Verstärker für die Antriebsstränge aus den 1A-1C darstellt; und
  • 3 ist ein Hebeldiagramm, das die Antriebsstränge aus den 1A-1C darstellt und exemplarische Verbindungen mit einem Verbrennungsmotor und zwei elektrischen Maschinen darstellt.
One or more embodiments of the invention will be described hereinafter in conjunction with the accompanying drawings, in which like designations denote like elements, and in which:
  • 1A is a schematic diagram illustrating an embodiment of a drive train in a cross-sectional view, for. For a hybrid vehicle, using a coaxial configuration;
  • 1B is a schematic diagram illustrating an embodiment of a drive train in a cross-sectional view, for. For a hybrid vehicle, using a countershaft configuration;
  • 1C is a lever diagram that shows the drive trains out of the 1A and 1B represents;
  • 2 is a lever diagram showing a selective amplifier for the drive trains from the 1A-1C represents; and
  • 3 is a lever diagram that shows the drive trains out of the 1A-1C represents and exemplifies connections with an internal combustion engine and two electric machines.

AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNGDETAILED DESCRIPTION

Es sind exemplarische Darstellungen eines Hybrid-Antriebsstrangs für ein Fahrzeug vorgesehen, das einen Verbrennungsmotor und mindestens einen Elektromotor-Generator oder eine elektrische Maschine nutzt. Die exemplarischen Darstellungen können eine optimale Nutzung mehrerer elektrischer Maschinen in einem Hybridmodus ermöglichen, d. h. wenn der Verbrennungsmotor und eine oder mehrere elektrische Maschinen zur Energieversorgung der Fahrzeugräder verwendet werden, sowie in einem Elektrofahrzeugmodus, bei welchem nur die elektrische(n) Maschine(n) zur Energieversorgung verwendet wird/werden.Exemplary representations of a hybrid powertrain for a vehicle utilizing an internal combustion engine and at least one electric motor generator or electric machine are provided. The exemplary illustrations may allow for optimal use of multiple electric machines in a hybrid mode, i. H. when the internal combustion engine and one or more electric machines are used for powering the vehicle wheels, and in an electric vehicle mode in which only the electric machine (s) are used for power supply.

In einem Beispiel wird die optimale Nutzung von zwei elektrischen Maschinen, die im Co-Antrieb eingesetzt werden (d. h. wobei jede elektrische Maschine die Fahrzeugräder mit Energie versorgt), sowohl im Hybridmodus als auch im EV-Modus durch einen selektiven Verstärker einer primären der elektrischen Maschinen ermöglicht. Insbesondere kann der selektive Verstärker verwendet werden, um die Verwendung der primären elektrischen Maschine in einem relativ niedrigen Drehzahlbereich (wenn die primäre elektrische Maschine als Drehmomentverstärker mit Untersteuerung eingesetzt wird) und einem relativ schnellen Drehzahlbereich (wenn die primäre elektrische Maschine als Drehzahlverstärker mit Übersteuerung eingesetzt wird) zu erleichtern. Darüber hinaus kann ein Co-Antriebs-Hybridsystem, d. h. bei Verwendung mehrerer elektrischer Maschinen, den Einsatz von relativ kleineren elektrischen Maschinen anstelle einer einzelnen elektrischen Maschine vorteilhaft ermöglichen. Das heißt, Hybridsysteme, die eine einzelne elektrische Maschine nutzen, erfordern im Allgemeinen eine viel größere elektrische Maschine.In one example, the optimal use of two electric machines that are co-powered (ie, each electric machine powers the vehicle wheels) in both hybrid mode and EV mode is through a selective primary electric machine prime mover allows. In particular, the selective amplifier can be used to limit the use of the primary electric machine in a relatively low speed range (when the primary electric machine is used as a torque controller with understeer) and a relatively fast speed range (when the primary electric machine is used as an overdrive speed amplifier ) to facilitate. In addition, a co-drive hybrid system, i. H. when using multiple electric machines, advantageously allow the use of relatively smaller electric machines instead of a single electric machine. That is, hybrid systems that use a single electric machine generally require a much larger electric machine.

Exemplarische Darstellungen eines Hybrid-Antriebsstrangs können beispielsweise zwei Bremskupplungen, z. B. als Komponenten des selektiven Verstärkers, nutzen, um die Leistung einer primären der elektrischen Maschinen für einen niedrigen bzw. einen hohen Drehzahlbereich zu manipulieren. Zudem kann eine Rotationskupplung verwendet werden, um einen Einheitsantrieb (d. h. eine Übersetzung von 1:1) für die elektrische Maschine bereitzustellen. Auf diese Weise wird eine robuste Antriebsarchitektur sowohl für den Hybrid- als auch für den Elektromodus bereitgestellt, die eine optimale Auslastung der elektrischen Maschine und eine Leistungsmanipulation ermöglicht.Exemplary representations of a hybrid powertrain, for example, two brake clutches, z. B. as components of the selective Amplifier, use to manipulate the performance of a primary of the electric machines for a low or a high speed range. In addition, a rotary clutch can be used to provide a unity drive (ie, a 1: 1 ratio) for the electric machine. In this way, a robust drive architecture is provided for both the hybrid and the electric mode, which allows for optimal utilization of the electric machine and power manipulation.

Die hierin offenbarten exemplarischen Antriebsstrang-Architekturen sind im Allgemeinen kompakt und modular und können in einer koaxialen oder Vorgelegewellenanordnung ausgeführt werden. Dementsprechend können die hierin offenbarten exemplarischen Antriebsstränge in Quer-Motor/Getriebekonfigurationen (typisch für Vorderrad- und elektrische Allradantriebskonfigurationen) oder in Längsmotor-Getriebekonfigurationen (typisch für Hinterrad- und Allradantriebskonfigurationen) und in jedem beliebigen geeigneten Fahrzeuggrößensegment ausgeführt werden.The exemplary powertrain architectures disclosed herein are generally compact and modular and may be implemented in a coaxial or countershaft arrangement. Accordingly, the exemplary powertrains disclosed herein may be implemented in transverse engine / transmission configurations (typical for front-wheel and electric four-wheel drive configurations) or in longitudinal engine transmission configurations (typical for rear-wheel and four-wheel drive configurations) and in any suitable vehicle size segment.

Wie im Folgenden näher beschrieben, können exemplarische Fahrzeugantriebsstränge eine Antriebskraft für eine Achsantriebseinheit über einen Co-Antriebsmanipulator, beispielsweise einen Planetenradsatz, bereitstellen. Der Planetenradsatz kann ein Sonnenrad, eine Vielzahl von Planetenrädern, einen Planetenradträger, der die Planetenräder in einer beabstandeten Relation um das Sonnenrad hält, und ein Hohlrad beinhalten. Das Sonnenrad, die Planetenräder und das Hohlrad können eine beliebige Größe oder Anzahl von Zahnrädern aufweisen, was für den Betrieb des Planetenradsatzes zweckmäßig ist. (Das Hohlrad weist beispielsweise im Allgemeinen eine größere Anzahl von Verzahnungen auf als das Sonnenrad und einzelne Planetenräder, wie im Folgenden näher erläutert wird.) In mindestens einigen Beispielen stellen Planetenradsätze zusammen eine Vielzahl von Übersetzungsverhältnissen zu einem Ausgang, z. B. der Achsantriebseinheit oder einer Zwischenwelle der Planetenradsätze, von mindestens einer primären elektrischen Maschine des Antriebsstrangs bereit. Planetenradsätze können in der Tat ein Schaltgetriebe für eine der elektrischen Maschinen, z. B. eine primäre elektrische Maschine, vorsehen, sodass eine Vielzahl von Übersetzungsverhältnissen mit mindestens einem drehzahlreduzierenden Übersetzungsverhältnis, d. h. einem Untersteuerungsgetriebe, und ein drehzahlerhöhendes Übersetzungsverhältnis, d. h. ein Übersteuerungsgetriebe, zwischen einer der elektrischen Maschinen und der Abtriebswelle (oder, im Falle einer Vorgelegewellenkonfiguration, der Vorgelegewelle) verfügbar ist. Die Verfügbarkeit sowohl eines Unter- als auch eines Übersetzungsverhältnisses ermöglicht es, die optimalen Betriebsgeschwindigkeiten der elektrischen Maschine über einen größeren Bereich der Fahrzeug-Betriebsgeschwindigkeiten zu verteilen. Diese Flexibilität kann durch das Bereitstellen eines einheitlichen Übersetzungsverhältnisses (d. h. 1:1) weiter verbessert werden, wodurch ein relativ enger Bereich optimaler elektrischer Maschinengeschwindigkeiten für den Einsatz über einen größeren Bereich von Fahrzeuggeschwindigkeiten hinaus verbreitet wird.As further described below, exemplary vehicle powertrains may provide a drive force for an axle drive unit via a co-drive manipulator, such as a planetary gear set. The planetary gear set may include a sun gear, a plurality of planetary gears, a planet carrier that holds the planet gears in spaced relation about the sun gear, and a ring gear. The sun gear, the planet gears and the ring gear may have any size or number of gears, which is useful for the operation of the planetary gear set. (For example, the ring gear generally has a greater number of gears than the sun gear and individual planet gears, as will be discussed in more detail below.) In at least some examples, planetary gear sets together provide a plurality of gear ratios to an output, e.g. As the final drive unit or an intermediate shaft of the planetary gear sets, of at least one primary electric machine of the drive train ready. Planetary gear sets can indeed be a manual transmission for one of the electrical machines, eg. As a primary electric machine, provide, so that a plurality of gear ratios with at least one speed-reducing transmission ratio, d. H. an understeer gear, and a speed increasing gear ratio, d. H. an overdrive transmission is available between one of the electric machines and the output shaft (or, in the case of a countershaft configuration, the countershaft). The availability of both a lower and a higher gear ratio makes it possible to distribute the optimum operating speeds of the electric machine over a wider range of vehicle operating speeds. This flexibility can be further enhanced by providing a uniform gear ratio (i.e., 1: 1), thereby spreading a relatively narrow range of optimum electrical machine speeds for use over a wider range of vehicle speeds.

Mit Blick auf die 1A-1C sind exemplarische Fahrzeug-Antriebsstränge 100a, 100b (zusammen 100) veranschaulicht. Die Fahrzeug-Antriebsstränge 100 können in einem Hybridfahrzeug verwendet werden und, wie vorstehend erwähnt, in einer koaxialen Konfiguration, deren Beispiel in 1A dargestellt ist, oder in einer Offset-/Vorgelegewellenkonfiguration, deren Beispiel in 1B dargestellt ist, ausgeführt werden. In jedem der in den 1A und 1B veranschaulichten Diagramme sind rotierende Komponenten im Allgemeinen im Abschnitt veranschaulicht. Ein für jede Konfiguration anwendbares Hebeldiagramm ist in 1C veranschaulicht und wird in Verbindung mit der folgenden Beschreibung der Funktionsweise der exemplarischen Antriebsstränge verwendet.With view on 1A-1C are exemplary vehicle powertrains 100a . 100b (together 100 ). The vehicle drive trains 100 can be used in a hybrid vehicle and, as mentioned above, in a coaxial configuration, the example of which in FIG 1A or in an offset / countershaft configuration, the example of which is shown in FIG 1B is shown executed. In each of the in the 1A and 1B In the illustrated diagrams, rotating components are generally illustrated in the section. A lever diagram applicable to each configuration is in 1C and will be used in conjunction with the following description of the operation of the exemplary powertrains.

In jeder der 1A-1C sieht ein Fahrzeugantriebsstrang 100 Leistung für einen Fahrzeug-Achsantrieb 130 vor, der in einer Vielzahl von Modi, die noch näher beschrieben werden, einen Verbrennungsmotor 102, eine erste elektrische Maschine 104 und eine zweite elektrische Maschine 106 verwendet. Der veranschaulichte Verbrennungsmotor 102 ist ein Benzin-/Fremdzündungsmotor, wobei jedoch zu beachten ist, dass im Allgemeinen keine Einschränkung hinsichtlich der Art des verwendeten Verbrennungsmotors gegeben ist. Lediglich als Beispiel kann der Verbrennungsmotor 102 ein Diesel-/Selbstzündermotor sein. Die elektrischen Maschinen 104, 106 können jeweils Motor-Generatoren sein. Das heißt, die elektrischen Maschinen 104, 106 können jeweils in der Lage sein, über den Achsantrieb 130 selektiv Antriebsleistung für die Fahrzeugräder bereitzustellen. Wenn die elektrischen Maschinen 104, 106 dem Achsantrieb 130 keine Antriebsleistung zuführen, können sie aus der Bewegung des Antriebsstrangs elektrische Energie erzeugen, die in einer oder mehreren Fahrzeugbatterien (nicht dargestellt) in elektrischer Verbindung mit den elektrischen Maschinen 104, 106 gespeichert sein kann.In each of the 1A-1C sees a vehicle drive train 100 Power for a vehicle final drive 130 which, in a variety of modes, which will be described in more detail, an internal combustion engine 102 , a first electric machine 104 and a second electric machine 106 used. The illustrated internal combustion engine 102 is a gasoline / spark ignition engine, but it should be noted that there is generally no limitation on the type of internal combustion engine used. Only as an example, the internal combustion engine 102 be a diesel / compression ignition engine. The electrical machines 104 . 106 can each be motor generators. That is, the electric machines 104 . 106 each one may be capable of using the final drive 130 to selectively provide drive power to the vehicle wheels. When the electric machines 104 . 106 the final drive 130 Do not supply drive power, they can generate from the movement of the drive train electrical energy in one or more vehicle batteries (not shown) in electrical connection with the electrical machines 104 . 106 can be stored.

Wie in jeder der 1A-1C dargestellt, übertragen der Motor 102 und die elektrischen Maschinen 104, 106 jeweils über eine Vielzahl von Planetenradsätzen 114, 116 und 118 selektiv eine Bewegung auf den Achsantrieb 130. Die elektrischen Maschinen 104, 106 können auch selektiv elektrische Energie aus der Bewegung der Planetenradsätze 114, 116 und 118 erzeugen. Zu diesem Zweck können die elektrischen Maschinen 104, 106 jeweils einen Stator 104a, 106a und einen Rotor 104b, 106b beinhalten. Der Rotor 104b kann sich um eine Achse drehen, die durch die Welle 120 festgelegt ist, während der Rotor 106b sich um eine Achse drehen kann, die durch eine drehbare Welle 122 festgelegt ist (oder, im Falle des Beispiels in 1B, um die Vorgelegewelle 122', wie im Folgenden näher beschrieben wird), die den Planetenradsätzen 116, 118 zugeordnet ist. Rotierende Komponenten der nachfolgend beschriebenen Planetenradsätze 114, 116 und 118 können sich im Allgemeinen auch um eine Achse drehen, die durch die Wellen 120, 122 oder 122' bestimmt ist, wie aus den Darstellungen und der folgenden Beschreibung ersichtlich ist.As in each of the 1A-1C represented, transferred the engine 102 and the electrical machines 104 . 106 each over a plurality of planetary gear sets 114 . 116 and 118 selectively a movement on the final drive 130 , The electrical machines 104 . 106 can also selectively generate electrical energy from the movement of the planetary gear sets 114 . 116 and 118 produce. For this purpose, the electrical machines 104 . 106 one stator each 104a . 106a and a rotor 104b . 106b include. The rotor 104b can rotate around an axis passing through the shaft 120 is set while the rotor 106b can rotate around an axis through a rotatable shaft 122 is fixed (or, in the case of the example in 1B to the countershaft 122 ' , as described in more detail below), the planetary gear sets 116 . 118 assigned. Rotating components of the planetary gear sets described below 114 . 116 and 118 In general, they can also rotate around an axis through the waves 120 . 122 or 122 ' is determined, as is apparent from the illustrations and the following description.

Die Planetenradsätze 114, 116 und 118 können eine beliebige Konfiguration aufweisen und im Allgemeinen nach dem Planeten- oder Planetenradsatzprinzip betrieben werden, d. h. wenn die Drehung verschiedener Komponenten derselben zum Bereitstellen unterschiedlicher Ein-/Ausgangsübersetzungen verwendet wird. Die Planetenradsätze 114, 116 und 118 beinhalten jeweils im Allgemeinen ein Sonnenrad 114, 116 und 118, die im Allgemeinen zentral innerhalb der Planetenradsätze 114, 116 und 118 angeordnet sind und eine Vielzahl von sich nach außen erstreckenden Verzahnungen definieren (nicht dargestellt). Die Planetenradsätze 114, 116 und 118 können ferner ein Hohlrad 114r, 116r und 118r beinhalten, das von seinen jeweiligen Sonnenrädern 114s, 116s und 118s radial nach außen angeordnet ist und eine Vielzahl von sich radial nach innen erstreckenden Verzahnungen definiert (nicht dargestellt). Weiterhin können die Planetenradsätze 114, 116 und 118 jeweils eine Vielzahl von Planetenrädern 114p/116p/118p beinhalten, wobei jede Vielzahl von Planetenrädern 114p/116p/118p radial zwischen dem jeweiligen Hohlrad 114r/116r/118r und dem Sonnenrad 114s/116s/118s angeordnet ist. Die Planetenräder können jeweils eine Vielzahl von Verzahnungen (nicht dargestellt) festlegen, die mit denen ihres benachbarten Hohlrades 114r/116r/118r und des Sonnenrades 114s/116s/118s verzahnt sind. Jeder der Planetenradsätze beinhaltet auch einen Planetenträger 114c, 116c und 118c, der die Planetenräder 114p/116p/118p in einer beabstandeten Zuordnung zu den Sonnenrädern 114s, 116s und 118s hält und synchron mit den Zentren der Planetenräder 114p/116p/118p gedreht wird.The planetary gear sets 114 . 116 and 118 may be of any configuration and generally operated according to the planetary or planetary gear principle, that is, when the rotation of various components thereof is used to provide different input / output ratios. The planetary gear sets 114 . 116 and 118 each generally include a sun gear 114 . 116 and 118 which are generally centrally located within the planetary gear sets 114 . 116 and 118 are arranged and define a plurality of outwardly extending teeth (not shown). The planetary gear sets 114 . 116 and 118 can also be a ring gear 114r . 116r and 118r include that of its respective sun gears 114s . 116s and 118s is arranged radially outward and defines a plurality of radially inwardly extending teeth (not shown). Furthermore, the planetary gear sets 114 . 116 and 118 each a plurality of planetary gears 114p / 116p / 118p include, with each variety of planetary gears 114p / 116p / 118p radially between the respective ring gear 114r / 116r / 118r and the sun wheel 114s / 116s / 118s is arranged. The planetary gears can each set a plurality of gears (not shown) with those of their adjacent ring gear 114r / 116r / 118r and the sun wheel 114s / 116s / 118s interlocked. Each of the planetary gear sets also includes a planet carrier 114c . 116c and 118c , the planet wheels 114p / 116p / 118p in a spaced relationship to the sun gears 114s . 116s and 118s stops and synchronizes with the centers of planetary gears 114p / 116p / 118p is turned.

Unter Bezugnahme nun auf die 1A und 1C kann der Antriebsstrang 100 als im Allgemeinen einen Co-Antriebsmanipulator 108 und einen selektiven Verstärker 110 umfassend betrachtet werden, von denen jeder zusammenwirkt, um eine Bewegung an den Achsantrieb 130 zu übertragen (und, im Falle der elektrischen Maschinen 104, 106, um eine Drehbewegung an die elektrischen Maschinen 104, 106 zum Erzeugen elektrischer Energie bereitzustellen). Insbesondere sind der Co-Antriebsmanipulator 108 und der selektive Verstärker 110 jeweils mit einer drehbaren Welle verbunden, z. B. mit einer Abtriebswelle 122 (wie in 1A) oder einer Vorgelegewelle 122' (wie in 1B).Referring now to the 1A and 1C can the powertrain 100 as generally a co-drive manipulator 108 and a selective amplifier 110 are comprehensively considered, each of which cooperates to move to the final drive 130 to transfer (and, in the case of electrical machines 104 . 106 to make a rotary motion to the electric machines 104 . 106 to provide electrical energy). In particular, the co-drive manipulator 108 and the selective amplifier 110 each connected to a rotatable shaft, z. B. with an output shaft 122 (as in 1A) or a countershaft 122 ' (as in 1B) ,

Wie in den 1A und 1C veranschaulicht, ist der Antriebsstrang 100a eine koaxiale Anordnung, bei welcher die Abtriebswelle 122 parallel zu einer rotierenden Welle 120 des Manipulators 108 ausgerichtet ist. Der Co-Antriebsmanipulator 108 weist einen ersten Eingang auf, der zum Antreiben durch den Motor 102 in Form des Planetenradträgers 114c des Planetenradsatzes 114 ausgelegt ist. Ein zweiter Eingang, in Form des Sonnenrades 114s des Planetenradsatzes 114, ist zum Drehen mit der elektrischen Maschine 104 verbunden. Das Hohlrad 114r wiederum ist an der Welle 122 und dem Planetenradträger 116c des Planetenradsatzes 116 befestigt. Alternativ ist in der in 1B veranschaulichten Vorgelegewellenkonfiguration die Welle 120 gegenüber der drehbaren Welle 122' des selektiven Verstärkers 110 versetzt, wie im Folgenden näher erläutert wird.As in the 1A and 1C illustrated is the powertrain 100a a coaxial arrangement in which the output shaft 122 parallel to a rotating shaft 120 of the manipulator 108 is aligned. The co-drive manipulator 108 has a first input for driving through the engine 102 in the form of the planet carrier 114c of the planetary gear set 114 is designed. A second entrance, in the form of the sun wheel 114s of the planetary gear set 114 , is for turning with the electric machine 104 connected. The ring gear 114r turn is on the shaft 122 and the planet carrier 116c of the planetary gear set 116 attached. Alternatively, in the in 1B Illustrated countershaft configuration illustrated the shaft 120 opposite the rotatable shaft 122 ' of the selective amplifier 110 offset, as will be explained in more detail below.

Wie in den 1A und 1B am besten zu sehen ist, kann der selektive Verstärker 110 die beiden Planetenradsätze 116, 118 beinhalten, von denen jeder zusammenwirkt, um die Achsantriebseinheit 130 über die elektrische Maschine 106 in Bewegung zu setzen. Wenn die elektrische Maschine 106 die Achsantriebseinheit 130 nicht aktiv bewegt, kann sie auch als Reaktion auf die von den Planetenradsätzen 116, 118 empfangenen Dreheingängen elektrische Energie erzeugen. Jeder der Planetenradsätze 116, 118 weist eine rotierende Komponente auf, die an der Welle 122 zur Drehung mit derselben befestigt ist. Insbesondere sind der Planetenradträger 116c des Planetenradsatzes 116 und das Sonnenrad 118s des Planetenradsatzes 118 jeweils an den Wellen 122 oder 122' zur Drehung mit diesen befestigt.As in the 1A and 1B Best seen is the selective amplifier 110 the two planetary gear sets 116 . 118 Each of which interacts with the final drive unit 130 over the electric machine 106 to set in motion. When the electric machine 106 the final drive unit 130 not actively moving, it can also be in response to the planetary gear sets 116 . 118 received rotary inputs generate electrical energy. Each of the planetary gear sets 116 . 118 has a rotating component attached to the shaft 122 is attached for rotation with the same. In particular, the planet carrier 116c of the planetary gear set 116 and the sun wheel 118s of the planetary gear set 118 each on the waves 122 or 122 ' attached for rotation with these.

Die Planetenradsätze 116, 118 wirken zusammen, um eine Vielzahl von Übersetzungen für die elektrische Maschine 106 zum Antreiben der Welle 122 oder 122' bereitzustellen. Insbesondere ist die elektrische Maschine 106 direkt oder über ein zusätzliches Getriebe mit dem Hohlrad 118 gekoppelt (in den 1A-1C nicht dargestellt). Dementsprechend ist das Hohlrad 118r des Planetenradsatzes 118 ein Eingang für die elektrische Maschine 106, um die Welle 122 oder 122' (und letztlich die Achsantriebseinheit 130) in eine Drehbewegung zu versetzen. Das Hohlrad 118r treibt darüber hinaus selektiv die Welle 122 oder 122' mit einer Vielzahl von Übersetzungen an, die mindestens ein Untersetzungsverhältnis (d. h. wenn sich die Welle 122/122' langsamer dreht als das Hohlrad 118r) und ein Übersteuerungsverhältnis (d. h. wenn sich die Welle 122/122' schneller dreht als das Hohlrad 118r) über die Planetenradsätze 116 und 118 beinhalten, wie nachfolgend näher beschrieben wird. In einigen Beispielen kann darüber hinaus zusätzlich zu den Untersteuerungs- und Untersteuerungsverhältnissen eine einheitliche Übersteuerungsverhältnisse vorgesehen werden (d. h. wenn sich die Welle 122/122' mit der gleichen Geschwindigkeit dreht wie das Hohlrad 118r). Die Planetenradsätze 116, 118 bieten darüber hinaus die Vielzahl der Übersetzungsverhältnisse in einer verhältnismäßig kompakten und kostengünstigen Anordnung.The planetary gear sets 116 . 118 work together to create a variety of translations for the electric machine 106 to power the shaft 122 or 122 ' provide. In particular, the electric machine 106 directly or via an additional gear with the ring gear 118 coupled (in the 1A-1C not shown). Accordingly, the ring gear 118r of the planetary gear set 118 an input for the electric machine 106 to the shaft 122 or 122 ' (and ultimately the final drive unit 130 ) to put in a rotary motion. The ring gear 118r In addition, it selectively drives the wave 122 or 122 ' with a variety of translations, the at least one reduction ratio (ie when the shaft 122 / 122 ' slower than the ring gear 118r ) and an overdrive ratio (ie when the shaft 122 / 122 ' Turns faster than the ring gear 118r ) about the planetary gear sets 116 and 118 include, like will be described in more detail below. In addition, in some examples, in addition to the understeer and understeer conditions, a uniform oversteer condition may be provided (ie, when the shaft 122 / 122 ' rotating at the same speed as the ring gear 118r ). The planetary gear sets 116 . 118 moreover, offer the variety of gear ratios in a relatively compact and inexpensive arrangement.

Die Vielzahl der von den Planetenradsätzen 116, 118 vorgesehenen Zahnräder kann mit einer oder mehreren Kupplungen ausgestattet sein, die rotierende Komponenten der Planetenradsätze 116, 118 selektiv zur Drehung miteinander sichern oder die Drehung von Komponenten der Planetenradsätze 116, 118 selektiv auf ein stationäres Gehäuse 113 beschränken können, wie nachfolgend näher beschrieben wird.The variety of the planetary gear sets 116 . 118 provided gears may be equipped with one or more clutches, the rotating components of the planetary gear sets 116 . 118 selectively secure for rotation with each other or the rotation of components of the planetary gear sets 116 . 118 selectively on a stationary housing 113 may be limited, as described in more detail below.

Wie insbesondere in den 1A und 1B zu sehen ist, ist der Planetenradträger 118c des Planetenradsatzes 118c an den Sonnenrädern 116s des Planetenradsatzes 116 befestigt. Zudem ist sowohl der Planetenradträger 116c des Planetenradsatzes 116 und das Sonnenrad 118s des Planetenradsatzes 118 an der Welle 122 oder 122' zur Drehung mit diesen befestigt.As in particular in the 1A and 1B can be seen, is the planet carrier 118c of the planetary gear set 118c on the sun wheels 116s of the planetary gear set 116 attached. In addition, both the planet carrier 116c of the planetary gear set 116 and the sun wheel 118s of the planetary gear set 118 on the shaft 122 or 122 ' attached for rotation with these.

Zudem begrenzt eine Bremskupplung 124 selektiv die Drehung des Hohlrades 116r des Planetenradsatzes 116 in Bezug auf ein stationäres Gehäuse 113 (oder, im Beispiel von 1B, das Gehäuse 113b) des Antriebsstrangs. Eine zweite Bremskupplung 126 ist so ausgelegt, um die Drehung des Planetenradträgers 118c in Bezug auf das Gehäuse 113/113b selektiv zu begrenzen. Da außerdem der Planetenradträger 118c am Sonnenrad 116s zur Drehung mit diesem befestigt ist, kann die Bremskupplung 126 auch die Drehung des Sonnenrades 116s in Bezug auf das Gehäuse 113 selektiv begrenzen. Wie im Folgenden näher beschrieben, können die Bremskupplungen 124, 126 selektiv verschiedene effektive Übersetzungsverhältnisse zwischen einem Eingang der elektrischen Maschine 106, d. h. dem Hohlrad 118r, und der Welle 122 oder 122' erzeugen, die sowohl ein Untersteuerungsverhältnis als auch ein Übersteuerungsverhältnis beinhalten.In addition, limited a brake clutch 124 selectively the rotation of the ring gear 116r of the planetary gear set 116 in relation to a stationary housing 113 (or, in the example of 1B , the case 113b ) of the powertrain. A second brake clutch 126 is designed to the rotation of the planet carrier 118c in relation to the housing 113 / 113b selectively limit. As well as the planet carrier 118c at the sun wheel 116s attached to rotate with this, the brake can 126 also the rotation of the sun wheel 116s in relation to the housing 113 selectively limit. As described in more detail below, the brake clutches 124 . 126 selectively different effective gear ratios between an input of the electric machine 106 ie the ring gear 118r , and the wave 122 or 122 ' generate both an understeer ratio and an oversteer ratio.

Wie ebenfalls veranschaulicht, kann eine Rotationskupplung 128 vorgesehen werden, die ausgelegt ist, um rotierende Komponenten der Planetenradsätze 116, 118 selektiv zum Drehen miteinander zu fixieren, d. h. derart, dass sie sich mit der gleichen Geschwindigkeit drehen. In einigen Beispielen können Befestigungskomponenten der Planetenradsätze 116, 118 eine einheitliche Übersetzung für die elektrische Maschine 106 schaffen, d. h. in Bezug auf die Welle 122 oder 122'. So ist beispielsweise, wie in den 1A und 1C veranschaulicht, die Rotationskupplung 128 zum selektiven Begrenzen der Drehung des Planetenradträgers 118c des Planetenradsatzes 118c in Bezug auf das Hohlrad 116r des Planetenradsatzes 116 ausgelegt. Darüber hinaus kann, wie im Folgenden näher beschrieben wird, die Rotationskupplung 128 andere rotierende Komponenten der Planetenradsätze 116, 118 verbinden, um eine einheitliche Übersetzung für die elektrische Maschine 106 zu schaffen.As also illustrated, a rotary clutch 128 be designed, which is designed to rotate components of the planetary gear sets 116 . 118 to fix selectively for rotation with each other, that is, to rotate at the same speed. In some examples, mounting components of the planetary gear sets 116 . 118 a uniform translation for the electric machine 106 create, ie in relation to the wave 122 or 122 ' , For example, as in the 1A and 1C illustrates the rotary coupling 128 for selectively limiting the rotation of the planet carrier 118c of the planetary gear set 118c in relation to the ring gear 116r of the planetary gear set 116 designed. In addition, as will be described in more detail below, the rotary coupling 128 other rotating components of the planetary gear sets 116 . 118 connect to a single translation for the electric machine 106 to accomplish.

Der Antriebsstrang 100 kann auch eine Eingangsbremskupplung 112 beinhalten, welche die Drehung des ersten Eingangs, d. h. der Welle 120, in Bezug auf ein stationäres Gehäuse 113 (oder, im Beispiel von 1B, das Gehäuse 113a) selektiv begrenzt. Dementsprechend kann die Eingangsbremskupplung 112 bei ausgeschaltetem Motor 102 betätigt werden, um eine Drehung der Welle 120 und damit des Planetenradträgers 114c des Planetenradsatzes 114 zu verhindern. Das Einrasten der Eingangsbremskupplung 112 bewirkt daher, dass der Planetenradsatz 114 nur einen Freiheitsgrad aufweist (im Gegensatz zu zwei Freiheitsgraden, wenn die Eingangsbremskupplung 112 nicht betätigt wird), wodurch die beiden elektrischen Maschinen 104, 106 unabhängig vom Motor 102 betrieben werden können, da eine Drehung der Welle 120 verhindert wird. Zudem kann die Eingangsbremskupplung 112 die Geräusch-, Schwingungs- und Rauheitseigenschaften des Antriebsstrangs 100 verbessern, indem sie die ansonsten drehbaren Komponenten, wie z. B. die Welle 120, feststehend hält.The powertrain 100 can also have an input brake clutch 112 include the rotation of the first input, ie the shaft 120 in relation to a stationary housing 113 (or, in the example of 1B , the case 113a ) selectively limited. Accordingly, the input brake clutch 112 with the engine off 102 be pressed to turn the shaft 120 and thus the planet carrier 114c of the planetary gear set 114 to prevent. The engagement of the input brake clutch 112 therefore, causes the planetary gear set 114 has only one degree of freedom (as opposed to two degrees of freedom when the input brake clutch 112 not actuated), causing the two electrical machines 104 . 106 independent of the engine 102 can be operated as a rotation of the shaft 120 is prevented. In addition, the input brake clutch 112 the noise, vibration and roughness characteristics of the powertrain 100 improve by otherwise rotating components, such. B. the shaft 120 , fixed holds.

Das Betätigen der Bremskupplung 124 (und das Lösen der Bremskupplung 126) kann ein drehzahlreduzierendes oder Untersteuerungsverhältnis zwischen dem Hohlrad 118r und der Welle 122 oder 122' erzeugen, wodurch das durch die elektrische Maschine 106 abgegebene Drehmoment erhöht wird und als „Drehmomentverstärker“ fungiert. Insbesondere hält die Bremskupplung 124 das Hohlrad 116r in Bezug auf das Gehäuse 113 im stationären Zustand. Infolgedessen dreht die elektrische Maschine 106 das Hohlrad 118r des Planetenradsatzes 118. Das Hohlrad 118r bewirkt eine Drehung des Planetenradträgers 118c, wodurch sich auch das Sonnenrad 116s dreht (das an dem Planetenradträger 118c zur Drehung mit diesem befestigt ist). Da das Hohlrad 116r feststehend bleibt, bewirkt die Drehung des Sonnenrades 116s eine Drehung des Planetenradträgers 116c. Die Abtriebswelle 122 dreht sich mit der gleichen Geschwindigkeit wie der Planetenradträger 116c. Es ist zu beachten, dass, da das Sonnenrad 118s und der Planetenradträger 116c für eine synchrone Drehung (über die Welle 122 oder 122') aneinander befestigt sind, und der Planetenradträger 118c und das Sonnenrad 116s ebenfalls für eine synchrone Drehung aneinander befestigt sind, die Sonnenräder 116s, 118s jeweils eine identische Größe/Konfiguration aufweisen müssen. Des Weiteren müssen die Planetenräder 116p, 118p, die den Planetenradträgern 116c, 118c zugeordnet sind, jeweils eine identische Größe/Konfiguration aufweisen. Da das Hohlrad eines Planetenradsatzes im Allgemeinen immer mehr Zähne aufweist als das zugehörige Sonnenrad, führt jede Zahnradgröße/Zahnanzahl der relevanten Komponenten der Planetenradsätze 116, 118 beim Betätigen der Bremskupplung 124 zu einem Untersteuerungsverhältnis.Actuation of the brake coupling 124 (and releasing the brake clutch 126 ) may be a speed reducing or understeering ratio between the ring gear 118r and the wave 122 or 122 ' generate, which by the electric machine 106 output torque is increased and acts as a "torque amplifier". In particular, the brake clutch stops 124 the ring gear 116r in relation to the housing 113 in the stationary state. As a result, the electric machine turns 106 the ring gear 118r of the planetary gear set 118 , The ring gear 118r causes a rotation of the planet carrier 118c which also causes the sun gear 116s turns (that on the planet carrier 118c attached to rotate with it). Because the ring gear 116r remains stationary, causes the rotation of the sun gear 116s a rotation of the planet carrier 116c , The output shaft 122 rotates at the same speed as the planet carrier 116c , It should be noted that, since the sun wheel 118s and the planet carrier 116c for a synchronous rotation (over the shaft 122 or 122 ' ) are attached to each other, and the planet carrier 118c and the sun wheel 116s are also attached to each other for a synchronous rotation, the sun gears 116s . 118s one identical each Must have size / configuration. Furthermore, the planetary gears must 116p . 118p that the planetary carriers 116c . 118c are assigned, each having an identical size / configuration. Since the ring gear of a planetary gear generally has more and more teeth than the associated sun gear, each gear size / number of teeth of the relevant components of the planetary gear sets 116 . 118 when operating the brake coupling 124 to an understeer ratio.

Das Betätigen der Bremskupplung 126 (und das Lösen der Bremskupplung 124) kann im Gegensatz dazu ein drehzahlerhöhendes oder Übersteuerungsverhältnis zwischen dem Hohlrad 118r und der Welle 122 oder 122' schaffen und dadurch die Drehzahl gegenüber derjenigen der elektrischen Maschine 106 erhöhen, sodass der selektive Verstärker ein „Drehzahlverstärker“ für die elektrische Maschine 106 in Bezug auf die Welle 122 oder 122' ist. Die Bremskupplung 126 hält den Planetenradträger 118c und das Sonnenrad 116s im stationären Zustand. Infolgedessen bewirkt die Drehung des Hohlrads 118r durch die elektrische Maschine 106 eine Drehbewegung des Sonnenrads 118s, das an der Welle 122 oder 122' zur Drehung mit diesem befestigt ist. Wie vorstehend erwähnt, weist das Hohlrad eines Planetenradsatzes im Allgemeinen immer mehr Zähne aufweist als das zugehörige Sonnenrad, und dementsprechend erzeugt jede beliebige Zahnradgröße/Zahnanzahl der relevanten Komponenten der Planetenradsätze 116, 118 beim Betätigen der Bremskupplung 126 ein Übersteuerungsverhältnis.Actuation of the brake coupling 126 (and releasing the brake clutch 124 ), in contrast, a speed-increasing or overdriving ratio between the ring gear 118r and the wave 122 or 122 ' create and thus the speed over that of the electric machine 106 increase, so that the selective amplifier, a "speed amplifier" for the electric machine 106 in terms of the wave 122 or 122 ' is. The brake coupling 126 holds the planet carrier 118c and the sun wheel 116s in the stationary state. As a result, the rotation of the ring gear causes 118r through the electric machine 106 a rotational movement of the sun gear 118s that on the shaft 122 or 122 ' is attached for rotation with this. As mentioned above, the ring gear of a planetary gear set generally has more and more teeth than the associated sun gear, and accordingly, any gear size / number of teeth will produce the relevant components of the planetary gear sets 116 . 118 when operating the brake coupling 126 an overdrive ratio.

In Beispielen, in denen eine Rotationskupplung 128 vorgesehen ist, kann eine einheitliche Antriebsübersetzung durch das gemeinsame Befestigen von Komponenten der Planetenradsätze 116, 118 (und das Lösen der Bremskupplungen 124 und 126), z. B. des Planetenradträgers 118c und des Hohlrades 116r, hergestellt werden. Insbesondere bewirkt die Drehung des Hohlrades 118r durch die elektrische Maschine 106 eine Drehung des Hohlrades 116r und des Sonnenrades 116s mit der gleichen Geschwindigkeit. Dementsprechend dreht sich der Planetenradträger 116c mit der gleichen Geschwindigkeit und dreht die Welle 122 oder 122' ebenfalls mit der gleichen Geschwindigkeit. Eine einheitliche Antriebsübersetzung kann eine zusätzliche Flexibilität ermöglichen, indem sie ein weiteres Übersetzungsverhältnis zwischen den Untersteuerungs- und Übersteuerungsverhältnissen bereitstellt. Lediglich als Beispiel kann die einheitliche Antriebsübersetzung bei Plug-in-Hybridfahrzeugen (die im reinen Elektromodus einen verhältnismäßig erweiterten Fahrbereich aufweisen können, teilweise aufgrund eines vergleichsweise größeren Batteriepacks) und bei größeren Fahrzeugen aufgrund allgemein höherer Arbeitszyklen für die elektrischen Maschinen in jedem Fall nützlich sein.In examples in which a rotary clutch 128 is provided, a uniform drive ratio by the joint fixing components of the planetary gear sets 116 . 118 (and the release of the brake couplings 124 and 126 ), z. B. the planet carrier 118c and the ring gear 116r , getting produced. In particular, the rotation of the ring gear causes 118r through the electric machine 106 a rotation of the ring gear 116r and the sun wheel 116s at the same speed. Accordingly, the planet carrier rotates 116c at the same speed and turns the shaft 122 or 122 ' also at the same speed. A uniform drive ratio may provide additional flexibility by providing another gear ratio between the understeer and oversteer ratios. By way of example only, uniform drive ratio may be useful in plug-in hybrid vehicles (which may have a relatively extended drive range in the pure electric mode, in part because of a relatively larger battery pack) and larger vehicles because of generally higher duty cycles for the electric machines.

Wie vorstehend erwähnt, können exemplarische Antriebsstränge 100 in einer koaxialen oder Vorgelegewellenkonfiguration vorgesehen werden. Insbesondere bewirkt der in 1A veranschaulichte Antriebsstrang 100a eine Drehbewegung der drehbaren Welle 122 direkt über das Hohlrad 114r, das an der Welle 122 und dem Planetenradträger 116c zur Drehung mit diesem befestigt ist. Dementsprechend ist die Welle 122 koaxial zur Welle 120 ausgerichtet. Eine derartige koaxiale Konfiguration kann lediglich als Beispiel für ein Fahrzeug mit Heckantrieb oder Allradantrieb geeignet sein.As mentioned above, exemplary drive trains 100 in a coaxial or countershaft configuration. In particular, the effects in 1A illustrated powertrain 100a a rotational movement of the rotatable shaft 122 directly over the ring gear 114r that on the shaft 122 and the planet carrier 116c is attached for rotation with this. Accordingly, the wave 122 coaxial with the shaft 120 aligned. Such a coaxial configuration may be suitable only as an example of a rear-drive or four-wheel drive vehicle.

In anderen Beispielen kann hingegen eine Vorgelegewellenkonfiguration verwendet werden, die im Allgemeinen einen kompakteren Antriebsstrang bereitstellen kann. Wie beispielsweise in 1B dargestellt, ist der Antriebsstrang 100b ansonsten identisch mit dem Antriebsstrang 100a, verwendet jedoch eine Vorgelegewelle 122', die bezüglich der Welle 120 versetzt ist, um die Leistung auf eine Abtriebswelle 140 zu übertragen (im Gegensatz zu den koaxialen Wellen 120 und 122). So kann beispielsweise das Hohlrad 114r mit einem Stirnrad 111 verzahnt werden, z. B. jeweils über eine Außenverzahnung (nicht dargestellt). Das Zahnrad 111 wiederum ist an der Vorgelegewelle 122' befestigt. Die Vorgelegewelle 122' weist an einem distalen Ende ein zusätzliches Stirnrad 134 auf. Das Zahnrad 134 wiederum ist mit einem Stirnrad 144 verzahnt, das an der Abtriebswelle 140 befestigt ist. Dementsprechend kann die Vorgelegewelle 122' jedes der Welle 120 und/oder der Abtriebswelle 140 zugeordnete feste Übersetzungsverhältnis antreiben oder von diesem angetrieben werden, das geeignet ist, z. B. die Stirnräder 111 bzw. 134. Somit ist der Antriebsstrang 100b funktionell identisch mit dem koaxialen Antriebsstrang 100a, da beide durch das Hebeldiagramm dargestellt werden, das sich auf die jeweiligen 1C, 2 und 3 bezieht. (In 1C ist das durch die Stirnräder 111, 134 vorgesehene feste Übersetzungsverhältnis in 1B nicht dargestellt.) Im koaxialen Antriebsstrang 100a drehen sich rotierende Komponenten der elektrischen Maschine 106, die Zahnräder 111 und 134 und rotierende Komponenten der Planetenradsätze 116 und 118 jeweils um eine Achse, die der rotierenden Welle 122 zugeordnet ist. Im Gegensatz dazu drehen sich im Vorgelegewellen-Antriebsstrang 100b die rotierenden Komponenten der elektrischen Maschine 106, die Stirnräder 111 und 134 und die rotierenden Komponenten der Planetenradsätze 116 und 118 jeweils um eine Achse, die der rotierenden Vorgelegewelle 122' zugeordnet ist.In other examples, however, a countershaft configuration may be used that can generally provide a more compact powertrain. Such as in 1B shown is the drive train 100b otherwise identical to the powertrain 100a , but uses a countershaft 122 ' concerning the wave 120 is offset to the power on an output shaft 140 to transmit (in contrast to the coaxial waves 120 and 122 ). For example, the ring gear 114r with a spur gear 111 be meshed, z. B. each have an external toothing (not shown). The gear 111 turn, is at the counter-wave 122 ' attached. The countershaft 122 ' has an additional spur gear at a distal end 134 on. The gear 134 in turn is with a spur gear 144 toothed, that on the output shaft 140 is attached. Accordingly, the countershaft can 122 ' each of the shaft 120 and / or the output shaft 140 associated fixed gear ratio drive or driven by this, which is suitable, for. B. the spur gears 111 respectively. 134 , Thus, the powertrain 100b functionally identical to the coaxial powertrain 100a because both are represented by the lever diagram, which refers to the respective 1C . 2 and 3 refers. (In 1C that's through the spur gears 111 . 134 provided fixed gear ratio in 1B not shown.) In the coaxial drive train 100a rotate rotating components of the electric machine 106 , the gears 111 and 134 and rotating components of the planetary gear sets 116 and 118 each about an axis, that of the rotating shaft 122 assigned. In contrast, turning in the countershaft drive train 100b the rotating components of the electric machine 106 , the spur wheels 111 and 134 and the rotating components of the planetary gear sets 116 and 118 each about an axis, that of the rotating countershaft 122 ' assigned.

Die Vorgelegewellenkonfiguration des Antriebsstrangs 100b kann ein kompakteres Design bieten, das sich für den Frontantrieb oder andere Anwendungen eignet, bei welchen der Bauraum für den Antriebsstrang sehr begrenzt ist. Eine Vorgelegewellenkonfiguration kann aus mehreren Gründen eine Verringerung der Gesamtgröße des Antriebsstrangs 100b im Vergleich zu einer koaxialen Konfiguration ermöglichen, z. B. des Antriebsstrangs 100a. So kann beispielsweise das Hohlrad (die Hohlräder) in einer Vorgelegewellenkonfiguration kleiner sein, da ein externes festes Übersetzungsverhältnis verwendet werden kann, um auch mit dem kleineren Hohlrad (den kleineren Hohlrädern) jede beliebige Abtriebsdrehzahl bereitzustellen, z. B. über ein oder mehrere Stirnräder, wie vorstehend beschrieben. Darüber hinaus können eine Vorgelegewelle und, in diesem Fall, alle anderen Antriebs-/Abtriebswellen davon räumlich in verschiedenen Ebenen positioniert werden, was die Gesamtgröße des Antriebsstrangs 100b noch kompakter macht. So sind beispielsweise in 1B die Vorgelegewelle 122', die Abtriebswelle 140 und die Antriebswelle 120 in Bezug aufeinander nicht koplanar (während sie in der zweidimensionalen 1B planar erscheinen).The countershaft configuration of the powertrain 100b can offer a more compact design suitable for front-wheel drive or other applications where drivetrain space is very limited. A countershaft configuration may be for a number of reasons Reduction in the overall size of the powertrain 100b compared to a coaxial configuration, e.g. B. the drive train 100a , For example, the ring gear (ring gears) may be smaller in a countershaft configuration because an external fixed gear ratio can be used to provide any output speed, even with the smaller ring gear (s). B. via one or more spur gears, as described above. In addition, a countershaft and, in this case, all other input / output shafts thereof can be spatially positioned at different levels, which is the overall size of the powertrain 100b makes it even more compact. For example, in 1B the countershaft 122 ' , the output shaft 140 and the drive shaft 120 not coplanar with respect to each other (while in the two-dimensional 1B appear planar).

Unter Bezugnahme nun auf 2, das ein Hebeldiagramm des selektiven Verstärkers 110 des Antriebsstrangs 100a oder 100b äquivalent zum Hebeldiagramm von 1C ist, wird der Betrieb des selektiven Verstärkers 110 näher beschrieben. Die Planetenradsätze 116, 118 bilden tatsächlich ein Schaltgetriebe 132, das eine Vielzahl von Übersetzungen für die elektrische Maschine 106 in Bezug auf die Welle 122 oder 122' bereitstellt. Darüber hinaus ist, wie vorstehend erwähnt, die Welle 122 oder 122' auch am Hohlrad 114r des Planetenradsatzes 114 (nicht in 2 dargestellt) zur Drehung mit diesem befestigt. Dementsprechend kann die Leistung des Motors 102 und/oder der elektrischen Maschine 104 (die jeweils über das Hohlrad 114r die Leistung auf die Welle 122 oder 122' übertragen) mit der elektrischen Maschine 106 kombiniert werden.Referring now to 2 , which is a lever diagram of the selective amplifier 110 of the powertrain 100a or 100b equivalent to the lever diagram of 1C is, the operation of the selective amplifier 110 described in more detail. The planetary gear sets 116 . 118 actually form a manual transmission 132 that has a variety of translations for the electric machine 106 in terms of the wave 122 or 122 ' provides. In addition, as mentioned above, the shaft 122 or 122 ' also on the ring gear 114r of the planetary gear set 114 (not in 2 shown) for rotation with this attached. Accordingly, the power of the engine 102 and / or the electric machine 104 (each via the ring gear 114r the power on the shaft 122 or 122 ' transferred) with the electric machine 106 be combined.

Wie in 2 dargestellt, wird das Hohlrad 116r beim Betätigen der Bremskupplung 124 gegen Verdrehen gesichert und ein Untersteuerungsverhältnis vom Eingangshohlrad 118r zur Welle 122 oder 122' hergestellt. Insbesondere dreht die elektrische Maschine 106 das Hohlrad 118r und somit den Planetenträger 118c und das Sonnenrad 116s gemeinsam mit gleicher Geschwindigkeit. Das stationäre Hohlrad 116r bewirkt, dass sich der Planetenradträger 116c als Reaktion auf die Drehung des Sonnenrades 116s dreht und somit die Welle 122 oder 122' dreht. Darüber hinaus ist die Drehgeschwindigkeit der Welle 122 oder 122' geringer als die des Eingangshohlrades 118r, bedingt durch die Verringerung der Winkelgeschwindigkeit zwischen dem Hohlrad 118r und dem rotierenden Planetenträger 118c. Es ist zu beachten, dass die identische Größen-/Verzahnungskonfiguration der Sonnenräder 116s, 118s und Planetenräder 116p, 118p der Planetenradsätze 116, 118 bewirkt, dass die Sonnenräder 116s, 118s eine gleiche Drehgeschwindigkeit aufweisen und die Planetenradträger 116c, 118c ebenfalls eine gleiche Drehgeschwindigkeit aufweisen. Die Welle 122/122', die am Planetenradträger 116c und am Sonnenrad 118s zum Drehen mit einer reduzierten Winkelgeschwindigkeit in Bezug auf das Eingangshohlrad 118r befestigt ist, dreht sich dementsprechend mit einer reduzierten Winkelgeschwindigkeit und ergibt so ein Untersteuerungsverhältnis (dessen genaues Verhältnis durch die jeweilige Konfiguration der Planetenradsätze 116 und 118 bestimmt werden kann, z. B. Größe/Verzahnung jedes der Sonnenräder 116s und 118s, Hohlräder 116r und 118r und Planetenräder 116p, 118p) zwischen dem Hohlrad 118r und der Welle 122/122'.As in 2 shown, the ring gear 116r when operating the brake coupling 124 secured against twisting and an understeer ratio of the input ring gear 118r to the wave 122 or 122 ' produced. In particular, the electric machine is turning 106 the ring gear 118r and thus the planet carrier 118c and the sun wheel 116s together with the same speed. The stationary ring gear 116r causes the planet carrier 116c in response to the rotation of the sun gear 116s turns and thus the shaft 122 or 122 ' rotates. In addition, the rotational speed of the shaft 122 or 122 ' less than that of the input ring gear 118r caused by the reduction of the angular velocity between the ring gear 118r and the rotating planet carrier 118c , It should be noted that the identical size / tooth configuration of the sun gears 116s . 118s and planet gears 116p . 118p the planetary gear sets 116 . 118 causes the sun gears 116s . 118s have a same rotational speed and the planet carrier 116c . 118c also have a same rotational speed. The wave 122 / 122 ' at the planet carrier 116c and at the sun wheel 118s for rotating at a reduced angular velocity with respect to the input ring gear 118r is accordingly rotated at a reduced angular velocity and thus gives an understeer ratio (its exact ratio by the respective configuration of the planetary gear sets 116 and 118 can be determined, for. B. Size / toothing of each of the sun gears 116s and 118s , Ring gears 116r and 118r and planet gears 116p . 118p ) between the ring gear 118r and the wave 122 / 122 ' ,

Im Gegensatz dazu werden beim Betätigen der Bremskupplung 126 (und Lösen der Bremskupplung 124, wodurch eine Drehung des Hohlrades 116r ermöglicht wird) der Planetenradträger 118c und das Sonnenrad 116s jeweils am Drehen gehindert. Dementsprechend dreht die elektrische Maschine 106 das Hohlrad 118r, und die rotierenden Planetenräder 118p (deren Zentren durch den Planetenradträger 118c stationär gehalten werden) drehen das Sonnenrad 118s. Darüber hinaus dreht sich das Sonnenrad 118s mit einer höheren Geschwindigkeit als das Eingangshohlrad 118r, bedingt durch die erhöhte Winkelgeschwindigkeit des Sonnenrads 118s in Bezug auf das Hohlrad 118r, während der Planetenradträger 118c stationär gehalten wird. Dementsprechend erzeugt das Betätigen der Bremskupplung 126 ein Übersteuerungsverhältnis (dessen genaues Verhältnis durch die jeweilige Konfiguration des Planetenradsatzes 118 bestimmt werden kann, z. B. Größe/Verzahnung jedes der dazwischen angeordneten Sonnenräder 118s, Hohlräder 118r und Planetenräder 118p) vom Eingangshohlrad 118r zum Sonnenrad 118s.In contrast, when operating the brake clutch 126 (and release the brake clutch 124 , causing a rotation of the ring gear 116r enabled) of the planet carrier 118c and the sun wheel 116s each prevented from turning. Accordingly, the electric machine rotates 106 the ring gear 118r , and the rotating planet gears 118p (whose centers are through the planet carrier 118c be held stationary) turn the sun gear 118s , In addition, the sun wheel rotates 118s at a higher speed than the input ring gear 118r due to the increased angular velocity of the sun gear 118s in relation to the ring gear 118r while the planet carrier 118c is kept stationary. Accordingly, the operation of the brake coupling generates 126 an oversteer ratio (its exact ratio by the particular configuration of the planetary gear set 118 can be determined, for. B. Size / toothing of each of the interposed sun gears 118s , Ring gears 118r and planet gears 118p ) from the input ring gear 118r to the sun wheel 118s ,

Die Rotationskupplung 128 ist in 2 als selektives Verbinden des Hohlrades 116r mit dem Planetenradträger 118c veranschaulicht, um ein einheitliches Übersetzungsverhältnis vom Eingangshohlrad 118r zur Welle 122 oder 122' zu schaffen. Es ist jedoch zu verstehen, dass die Rotationskupplung 128 verwendet werden kann, um zwei beliebige unabhängige Knoten der vier im Hebeldiagramm von 2 veranschaulichten Knoten zu erzeugen, um ein einheitliches Übersetzungsverhältnis vom Eingangshohlrad 118r zur Welle 122 oder 122' zu schaffen, wodurch derselbe konstruktive Zweck erreicht wird, der durch die Verbindung des Hohlrades 116r mit dem Planetenradträger 118c durch die Rotationskupplung 128 gezeigt wird.The rotary coupling 128 is in 2 as selectively connecting the ring gear 116r with the planet carrier 118c illustrates a uniform transmission ratio of the input ring gear 118r to the wave 122 or 122 ' to accomplish. However, it should be understood that the rotary clutch 128 can be used to identify any two independent nodes of the four in the lever diagram 2 to generate a uniform transmission ratio from the input ring gear 118r to the wave 122 or 122 ' creating, whereby the same constructive purpose is achieved by the connection of the ring gear 116r with the planet carrier 118c through the rotary coupling 128 will be shown.

Mit Blick auf 3, das ein vereinfachtes Hebeldiagramm des Antriebsstrangs 100 ist, werden exemplarische Betriebsarten des Fahrzeugantriebsstrangs 100 näher erläutert. Wie vorstehend erwähnt, kann der Fahrzeugantriebsstrang 100 den Motor 102 und eine oder beide elektrische Maschinen 104, 106 selektiv nutzen, um der Achsantriebseinheit 130 Antriebskraft zuzuführen und elektrische Energie zu erzeugen, die in einer oder mehreren Fahrzeugbatterien gespeichert werden kann (nicht dargestellt). Wie in 3 dargestellt, stellt der Planetenradsatz 114 im Allgemeinen einen Ausgang für den Achsantrieb 130 über sein Hohlrad 114r zur Verfügung, wobei die Eingänge von der elektrischen Maschine 104 an ihrem Sonnenrad 114s und vom Verbrennungsmotor 102 an seinem Planetenradträger 114c aufgenommen werden. Darüber hinaus wird der Ausgang der elektrischen Maschine 106 über das Schaltgetriebe 132 am Hohlrad 114r aufgenommen, das für eine synchronisierte Drehung mit der Welle 122/122' (nicht in 3 dargestellt) und/oder der Achsantriebseinheit 130 gesichert ist.With a view to 3 , which is a simplified lever diagram of the powertrain 100 are exemplary operating modes of the vehicle powertrain 100 explained in more detail. As mentioned above, the vehicle drive train 100 the engine 102 and one or both electrical machines 104 . 106 selectively use to the final drive unit 130 To supply driving power and generate electrical energy that can be stored in one or more vehicle batteries (not shown). As in 3 represented represents the planetary gear set 114 generally an output for the final drive 130 over his ring gear 114r available, with the inputs from the electric machine 104 on her sun wheel 114s and the internal combustion engine 102 on his planet carrier 114c be recorded. In addition, the output of the electric machine 106 over the manual transmission 132 on the ring gear 114r recorded for a synchronized rotation with the shaft 122 / 122 ' (not in 3 shown) and / or the final drive unit 130 is secured.

In einem Elektrofahrzeug-Modus kann die Eingangsbremse 112 betätigt werden, wodurch eine Drehung der Welle 120 (siehe 1A-1C) und des Planetenradträgers 114c verhindert wird. Dementsprechend kann das Fahrzeug durch eine oder beide der elektrischen Maschinen 104, 106 angetrieben werden. In einem Beispiel ist die elektrische Maschine 106 eine primäre elektrische Maschine in Bezug auf den Antriebsstrang 100, die primär oder auch ausschließlich Antriebskraft für die Achsantriebseinheit 130 bereitstellt. Da die Drehung der Welle 122/122' (siehe 1A-1C) auch das Hohlrad 114r dreht, wird wiederum das Sonnenrad 114s gedreht, wodurch ein Dreheingang für die elektrische Maschine 104 bereitgestellt wird, wodurch die elektrische Maschine 104 elektrische Energie zum Speichern in einer Fahrzeugbatterie erzeugen kann. Alternativ kann die elektrische Maschine 104 die Antriebskraft für die Antriebseinheit 130 (gleichzeitig mit der elektrischen Maschine 106 auch die Antriebskraft für die Achsantriebseinheit 130) über das Sonnenrad 114s bereitstellen.In an electric vehicle mode, the input brake can 112 be actuated, causing a rotation of the shaft 120 (please refer 1A-1C) and the planet carrier 114c is prevented. Accordingly, the vehicle may pass through one or both of the electrical machines 104 . 106 are driven. In one example is the electric machine 106 a primary electric machine with respect to the powertrain 100 , the primary or exclusive driving force for the final drive unit 130 provides. Because the rotation of the shaft 122 / 122 ' (please refer 1A-1C) also the ring gear 114r turns, turns the sun gear 114s rotated, creating a rotary input for the electric machine 104 is provided, whereby the electric machine 104 generate electrical energy for storage in a vehicle battery. Alternatively, the electric machine 104 the driving force for the drive unit 130 (simultaneously with the electric machine 106 also the driving force for the final drive unit 130 ) over the sun wheel 114s provide.

Der Motor 102 kann zum Zuschalten der an die Achsantriebseinheit 130 zugeführten Leistung verwendet werden, z. B. wenn die Batterieleistung der elektrischen Maschine(n) 104 und/oder 106 verhältnismäßig niedrig ist. Dementsprechend kann die Eingangsbremse 112 gelöst werden, sodass der Motor 102 die Antriebskraft dem Planetenradträger 114c zuführt und dadurch die Drehkraft an das Hohlrad 114r ausgibt. Eine oder beide der elektrischen Maschinen 104 oder 106 können verwendet werden, um elektrische Energie zum Wiederaufladen der Fahrzeugbatterie(n) zu erzeugen, indem sie Dreheingänge über das Schaltgetriebe 132 empfangen. Darüber hinaus kann der vom Hohlrad 114r empfangene Dreheingang über die vorstehend beschriebenen unterschiedlichen Übersetzungsverhältnisse modifiziert werden, wodurch eine Aufteilung zwischen der Leistung des Motors 102 ermöglicht wird, die an die Achsantriebseinheit 130 und an die elektrische Maschine 106 gesendet wird, um diese zu ändern.The motor 102 can be used to connect to the final drive unit 130 supplied power can be used, for. B. when the battery power of the electric machine (s) 104 and / or 106 is relatively low. Accordingly, the input brake 112 be solved, so the engine 102 the driving force of the planet carrier 114c feeds and thereby the rotational force to the ring gear 114r outputs. One or both of the electrical machines 104 or 106 can be used to generate electrical energy to recharge the vehicle battery (s) by turning inputs through the manual transmission 132 receive. In addition, that of the ring gear 114r received rotary input on the above-described different transmission ratios are modified, whereby a division between the power of the engine 102 allows the to the final drive unit 130 and to the electric machine 106 is sent to change them.

Der exemplarische Antriebsstrang 100 ermöglicht die flexible Nutzung einer elektrischen Maschine, z. B. einer elektrischen Maschine 106, über ein Schaltgetriebe 132, umfassend eine Vielzahl von Planetenradsätzen. Insbesondere ermöglicht das Schaltgetriebe mit mindestens den Übersteuerungs- und Untersteuerungsübersetzungen einen verhältnismäßig engen Betriebsdrehzahlbereich der elektrischen Maschine 106, der flexibel genutzt werden kann, um dem Fahrzeugrad bzw. den Fahrzeugrädern Antriebskraft zuzuführen oder aus der Antriebsbewegung elektrische Energie über einen breiteren Bereich der Fahrzeuggeschwindigkeiten zu erzeugen.The exemplary powertrain 100 allows the flexible use of an electrical machine, eg. B. an electric machine 106 , via a manual transmission 132 comprising a plurality of planetary gear sets. In particular, the manual transmission with at least the oversteer and understeer ratios enables a relatively narrow operating speed range of the electric machine 106 that can be used flexibly to provide motive power to the vehicle wheel or wheels or to generate electrical power from the drive motion over a broader range of vehicle speeds.

Es versteht sich, dass das Vorstehende eine Beschreibung einer oder mehrerer Ausführungsformen der Erfindung ist. Die Erfindung ist nicht auf die besondere(n) hierin offenbarte(n) Ausführungsform(en) beschränkt, sondern ausschließlich durch die folgenden Patentansprüche definiert. Darüber hinaus beziehen sich die in der vorstehenden Beschreibung gemachten Aussagen auf bestimmte Ausführungsformen und sind nicht als Einschränkungen des Umfangs der Erfindung oder der Definition der in den Patentansprüchen verwendeten Begriffe zu verstehen, außer dort, wo ein Begriff oder Ausdruck ausdrücklich vorstehend definiert wurde. Verschiedene andere Ausführungsformen und verschiedene Änderungen und Modifikationen an der/den ausgewiesenen Ausführungsform(en) sind für Fachleute offensichtlich. Alle diese anderen Ausführungsformen, Änderungen und Modifikationen sollten im Geltungsbereich der angehängten Patentansprüche verstanden werden.It should be understood that the foregoing is a description of one or more embodiments of the invention. The invention is not limited to the particular embodiment (s) disclosed herein, but is defined solely by the following claims. Furthermore, the statements made in the foregoing description refer to particular embodiments and are not to be construed as limitations on the scope of the invention or the definition of the terms used in the claims except where a term or phrase has been expressly defined above. Various other embodiments and various changes and modifications to the designated embodiment (s) will be apparent to those skilled in the art. All of these other embodiments, changes, and modifications should be understood to be within the scope of the appended claims.

Wie in dieser Beschreibung und den Ansprüchen verwendet, sind die Begriffe „zum Beispiel“, „beispielsweise“, „wie“ und „gleich“ und die Verben „umfassen“, „aufweisen“, „enthalten“ und ihre anderen Verbformen bei ihrer Verwendung mit einer Auflistung einer oder mehrerer Komponenten oder anderen Gegenständen jeweils als offen anzusehen, was bedeutet, dass die Auflistung nicht so zu verstehen ist, als dass sie andere, zusätzliche Komponenten oder Elemente ausschließt. Andere Begriffe sind in deren weitesten vernünftigen Sinn auszulegen, es sei denn, diese werden in einem Kontext verwendet, der eine andere Auslegung erfordert.As used in this specification and claims, the terms "for example", "for example", "as" and "equal" and the verbs "comprise", "comprise", "contain" and their other verb forms when used with each view as being open to a listing of one or more components or other items, which means that the listing is not to be understood as excluding other, additional components or items. Other terms are to be interpreted in their broadest reasonable sense, unless they are used in a context that requires a different interpretation.

Claims (10)

Hybrid-Antriebsstrang für ein Fahrzeug, umfassend: einen Co-Antriebsmanipulator mit einem ersten Eingang, der zum Antreiben durch einen Verbrennungsmotor ausgelegt ist, und einem zweiten Eingang, der zum Antreiben durch eine erste elektrische Maschine ausgelegt ist; und einen selektiven Verstärker, der erste und zweite Planetenradsätze beinhaltet, wobei jeder der ersten und zweiten Planetenradsätze eine rotierende Komponente aufweist, die an einer drehbaren Welle befestigt ist, die durch den Co-Antriebsmanipulator angetrieben wird, sodass ein Dreheingang, der am zweiten Planetenradsatz von einer zweiten elektrischen Maschine aufgenommen wird, die drehbare Welle selektiv mit einer Vielzahl von Übersetzungsverhältnissen antreibt, die mindestens ein drehzahlreduzierendes Übersetzungsverhältnis und ein drehzahlerhöhendes Übersetzungsverhältnis beinhalten.A hybrid powertrain for a vehicle, comprising: a co-drive manipulator having a first input adapted to be driven by an internal combustion engine and a second input configured to be driven by a first electric machine; and a selective amplifier including first and second planetary gear sets, each of the first and second planetary gear sets having a rotating component mounted on a rotatable shaft driven by the co-drive manipulator such that a rotating input provided on the second planetary gear set second electric machine which selectively drives the rotatable shaft at a plurality of gear ratios including at least one speed-reducing gear ratio and a speed-increasing gear ratio. Hybrid-Antriebsstrang nach Anspruch 1, worin der selektive Verstärker ferner Folgendes umfasst: eine Rotationskupplung, die dazu ausgelegt ist, um ein erstes Hohlrad des ersten Planetenradsatzes selektiv an einem zweiten Planetenradträger des zweiten Planetenradsatzes zum Drehen mit diesem zu befestigen; und eine erste Bremskupplung, die zum selektiven Begrenzen der Drehung des ersten Hohlrades ausgelegt ist.Hybrid powertrain after Claim 1 wherein the selective amplifier further comprises: a rotary clutch configured to selectively secure a first ring gear of the first planetary gear set to a second planet gear carrier of the second planetary gear set for rotation therewith; and a first brake clutch configured to selectively limit the rotation of the first ring gear. Hybrid-Antriebsstrang nach Anspruch 2, ferner umfassend eine zweite Bremskupplung, die zum selektiven Begrenzen der Drehung des zweiten Planetenradträgers ausgelegt ist.Hybrid powertrain after Claim 2 and further comprising a second brake clutch configured to selectively limit rotation of the second planet carrier. Hybrid-Antriebsstrang nach Anspruch 1, ferner umfassend eine Bremskupplung, die zum Begrenzen der Drehung eines Sonnenrades des ersten Planetenradsatzes und eines Planetenradträgers des zweiten Planetenradsatzes ausgelegt ist.Hybrid powertrain after Claim 1 , Further comprising a brake clutch, which is designed to limit the rotation of a sun gear of the first planetary gear set and a planet carrier of the second planetary gear set. Hybrid-Antriebsstrang nach Anspruch 1, worin der erste Planetenradsatz ein erstes Sonnenrad beinhaltet, das an einem zweiten Planetenradträger des zweiten Planetenradsatzes zum Drehen mit diesem befestigt ist.Hybrid powertrain after Claim 1 wherein the first planetary gear set includes a first sun gear fixed to a second planet carrier of the second planetary gear set for rotation therewith. Hybrid-Antriebsstrang nach Anspruch 1, worin die rotierende Komponente des ersten Planetenradsatzes ein erster Planetenradträger des ersten Planetenradsatzes ist und die rotierende Komponente des zweiten Planetenradsatzes ein zweites Sonnenrad des zweiten Planetenradsatzes ist.Hybrid powertrain after Claim 1 wherein the rotating component of the first planetary gear set is a first planet carrier of the first planetary gear set and the rotating component of the second planetary gear set is a second sun gear of the second planetary gear set. Hybrid-Antriebsstrang nach Anspruch 1, worin der Co-Antriebsmanipulator einen dritten Planetenradsatz beinhaltet.Hybrid powertrain after Claim 1 wherein the co-drive manipulator includes a third planetary gear set. Hybrid-Antriebsstrang nach Anspruch 7, worin der erste Eingang ein dritter Planetenradträger des dritten Planetenradsatzes ist, der zweite Eingang ein drittes Sonnenrad des dritten Planetenradsatzes ist und die drehbare Welle durch ein drittes Hohlrad des dritten Planetenradsatzes angetrieben wird.Hybrid powertrain after Claim 7 wherein the first input is a third planet carrier of the third planetary gear set, the second input is a third sun gear of the third planetary gear set and the rotatable shaft is driven by a third ring gear of the third planetary gear set. Hybrid-Antriebsstrang nach Anspruch 1, worin der selektive Verstärker ferner Folgendes umfasst: eine Rotationskupplung, die dazu ausgelegt ist, um ein erstes Hohlrad des ersten Planetenradsatzes selektiv an einem zweiten Planetenradträger des zweiten Planetenradsatzes zum Drehen mit diesem zu befestigen; eine erste Bremskupplung, die zum selektiven Begrenzen der Drehung des ersten Hohlrades in Bezug auf ein stationäres Gehäuse ausgelegt ist; und eine zweite Bremskupplung, die zum selektiven Begrenzen der Drehung des zweiten Planetenradträgers in Bezug auf das stationäre Gehäuse ausgelegt ist.Hybrid powertrain after Claim 1 wherein the selective amplifier further comprises: a rotary clutch configured to selectively secure a first ring gear of the first planetary gear set to a second planet gear carrier of the second planetary gear set for rotation therewith; a first brake clutch configured to selectively limit rotation of the first ring gear with respect to a stationary housing; and a second brake clutch configured to selectively limit rotation of the second planetary carrier with respect to the stationary housing. Hybridfahrzeug, umfassend: einen Verbrennungsmotor; eine Vielzahl von elektrischen Maschinen; einen Co-Antriebsmanipulator mit einem ersten Eingang, der zum Antreiben durch einen Verbrennungsmotor ausgelegt ist, und einen zweiten Eingang, der zum Antreiben durch eine erste der Vielzahl von elektrischen Maschinen ausgelegt ist; und einen selektiven Verstärker, der erste und zweite Planetenradsätze beinhaltet, wobei jeder der ersten und zweiten Planetenradsätze eine rotierende Komponente aufweist, die zum Drehen mit einer drehbaren Welle befestigt ist, die durch den Co-Antriebsmanipulator angetrieben wird, sodass ein Dreheingang, der am zweiten Planetenradsatz von einer zweiten der Vielzahl von elektrischen Maschinen aufgenommen wird, selektiv die drehbare Welle mit einer Vielzahl von Übersetzungsverhältnissen antreibt, die mindestens ein drehzahlreduzierendes Übersetzungsverhältnis und ein drehzahlerhöhendes Übersetzungsverhältnis beinhalten.Hybrid vehicle, comprising: an internal combustion engine; a variety of electrical machines; a co-drive manipulator having a first input configured to be driven by an internal combustion engine and a second input configured to be driven by a first one of the plurality of electrical machines; and a selective amplifier including first and second planetary gear sets, each of the first and second planetary gear sets having a rotating component mounted for rotation with a rotatable shaft driven by the co-drive manipulator such that a rotating input connected to the second planetary gear set is received by a second one of the plurality of electric machines, selectively drives the rotatable shaft at a plurality of gear ratios including at least one speed-reducing gear ratio and a speed-increasing gear ratio.
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